Zespół naukowców w znaczący sposób zastosował innowacyjną technikę zwaną „kompresją kwantową”.
Jednak znalezienie tej obiecującej cząstki to wszystkojest jak szukanie jednej igły kwantowej w wielkim stogu siana. A jednak w tym procesie możliwy jest szybki postęp. Naukowcy biorący udział w projekcie o nazwie Haloscope w Yale Sensitive To Axion Cold Dark Matter (HAYSTAC) donoszą, że poprawili swoją skuteczność polowania, pokonując fundamentalną przeszkodę narzuconą przez prawa termodynamiki. W skład zespołu naukowców wchodzą naukowcy z University of Colorado w Boulder oraz National Institute of Standards and Technology (NIST).
HAYSTAC - czujnik przeznaczony do poszukiwańaksjonowa ciemna materia. Został opracowany przez naukowców z Uniwersytetu Yale i ma na celu zawężenie poszukiwań cząstek nieuchwytnej ciemnej materii, która może stanowić ponad 80% całkowitej ilości materii we wszechświecie. A najciekawsze w tym przypadku jest to, że detektor HAYSTAC jest zaprojektowany do wyszukiwania ciemnej materii w postaci aksionów, cząstek subatomowych, które obecnie istnieją tylko w teorii i które są poszukiwane w kilku eksperymentach, w tym w Axion Dark Matter Experimentis. .
Nowe podejście umożliwia naukowcom lepsze wynikiaby oddzielić niewiarygodnie słabe sygnały możliwych aksionów od przypadkowego szumu występującego w naturze w ekstremalnie małych skalach, nazywanych czasami fluktuacjami kwantowymi. Według współautora badania Konrada Lehnerta, badacza NIST z JILA, szanse zespołu na znalezienie aksjonu w ciągu najbliższych kilku lat są nadal z grubsza równe wygranej na loterii. Ale te szanse będą tylko większe.
Daniel Palken, współautor nowego artykułu, wyjaśnił:że to, co sprawia, że aksjon jest tak trudny do znalezienia, czyni go idealnym kandydatem do ciemnej materii - jest światłem, nie przenosi ładunku elektrycznego i prawie nigdy nie oddziałuje z normalną materią.
Niektóre z największych przeszkód, z któryminaukowcy zderzają się, są same prawa mechaniki kwantowej, a mianowicie zasada nieoznaczoności Heisenberga. Ogranicza dokładność naukowców w ich obserwacjach cząstek. W tym przypadku zespół nie może dokładnie zmierzyć dwóch różnych właściwości światła wytwarzanego przez aksjony jednocześnie.
Jednak zespołowi HAYSTAC udało się to ominąćniezmienne prawa. Wszystko sprowadza się do zastosowania instrumentu zwanego wzmacniaczem parametrycznym Josephsona. Naukowcy z JILA opracowali sposób wykorzystania tych małych urządzeń do „wyciskania” światła, które otrzymali z eksperymentu HAYSTAC. Fizycy nie muszą dokładnie określać obu właściwości nadchodzących fal świetlnych - tylko jedną z nich. Kompresja wykorzystuje to, przenosząc niepewności pomiaru z jednej z tych zmiennych na drugą.
Aby przetestować tę metodę, naukowcy przeprowadzilipróba przeprowadzona na Uniwersytecie Yale w celu znalezienia cząstki o określonym zakresie mas. Zdaniem naukowców nie znaleźli, ale eksperyment trwał o połowę krócej niż zwykle.
Czytaj więcej
Ślady paliwa rakietowego znaleziono na księżycu Saturna Rhea. Skąd to pochodzi?
Największa góra lodowa na świecie upadła, fragmenty ruszyły na północ. Czy to jest niebezpieczne?
Aborcja i nauka: co stanie się z dziećmi, które będą rodzić
Instytut Badawczy w Boulder w Kolorado